Шарнир синхронного вращения

Союз Советских Социалистических республикОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ол 841604 К ПАТЕНТУ(31) Р 26 57 821.2Р 26 57320.1 Государственный комитет СССР ао делам изобретений(088,8) ИностранцыСобхи Лабиб Гиргуис и Вернер Круде(54) ШАРНИР СИНХРОННОГО ВРАЩЕНИЯ Изобретение относится к машиностроению, а именно к шарнирам синхронного вращения.Известен шарнир синхронного,вращения, содержащий корпус со сфери-,5 ческой наружной поверхностью без выступов и продольными канавками на ней, а также шарики, размещенные в канавках корпуса и внутреннего 1 элемента и заключенные в сепаратор 11 .Однако известный шарнир обладает недостаточной нагруэочной способностью при максимально допустимом угле отклонения из-за отсутствия упоров в корпусе и секторе. Цель изобретения - повышение нагрузочной способности шарнира при максимально допустимом угле отклоне ния.Указанная цель обеспечивается тем, что шарнир синхронного вращения, содержащий корпус со сферической полостью и продольными канавками, установелнный внутри полости внутренний элемент со сферической наружной поверхностью и продольными канавками на ней, а также шарики, размещенные в канавках корпуса и внутреннего30 элемента и заключенные в сепаратор, снабжен упорами, расположенными на корпусе и сепараторес воэможностью взаимодействия между собой при максимально допустимом угле отклонения.При этом упор в корпусе может быть выполнен в виде выступа на сферической поверхности, имеющего опор- ную поверхность, расположенную концентрично оси вращения, а упор в сепараторе расположен на его торце и выполнен в виде поверхности вращения,Кроме того, упоры в сепараторе и корпусе могут быть выполнены в виде упругих элементов например, в виде тарельчатой, спиральной или силообразной пружины, а также,в виде блока нз эластичного формующегося синтетического материала.Причем наружный диаметр пружины равен диаметру основания шарового сегмента с радиусом шара, равным радиусу сферической поверхности внутреннего элемента, а упор в корпусе может быть выполнен в виде кольца, размещенного на сферической поверхности концентрично оси вращейия.На Фиг.1 показан шарнир синхронного вращения с упорной поверхностью в наружном шарнирном элементе, про 841604На стенке полости 2 наружного шарнирного элемента 1 имеется расположенная концвнтрично к оси вращения 3 упорная поверхность 16, на которую опирается сепаратор 10 своей опорной поверхностью 17 при макси О мальном угле наклона.В одном иэ конструктивных вариантов упорные поверхности 16 расположены в зоне отверстия наружного элеГмента 1 и скос образован его торцовой кромкой. Опорная поверхность 17 сепаратора 10, взаимодействующая с упорной поверхность 16, расположена с более тонкой в поперечном разрезе стороны сепаратора 10, и служит одновременно для.повышения статической 60 прочности.В другом конструКтивном варианте сепаратор 10 опирается на пружину 18, связанную с наружным элементом 1 через выступ 19. Тогда роль опорной по- б 5 дольный разрез; на фиг.2 - то же, с максимальным углом наклона элементов; на Фиг.3 - шарнир, в котором упорная поверхность лежит в зоне отверстия корпуса; на фиг.4 - шарнир, в котором на упорной поверхности корпуса закреплена пружина; на фиг.5 - шарнир, в котором пружина закреплена на сепаратор;на фиг.б - шарнир, в котором упругий элемент выполнен в виде блока из искусственного материала; на фиг 7- шарнир, в котором на сепараторе закреплена тарельчатая пружина; на фиг.8 и 9 - варианты выполнения тарельчатой пружины.Шарнир состоит из наружного элемента 1, имеющего полость 2 и ось 15 вращения 3. На внутренней стенке полости 2 по окружности выполнены желобки или пазы 4, проходящие параллельно оси вращения 3. В полости 2 установлен внутренний элемент 5, О наружная поверхность которого имеет продольные желобки или пазы 6. Внутренний элемент 5 и приводной вал 7 выполнены из одной детали, На сферической поверхности 8 элемента 9 упра вления, установленного в виде отдельной конструктивной детали на внутреннем элементе 5, установлен сепаратор 10 с полусферической полостью, Центры 11 и 12 наружной сферы 8 и внутренней полости сепаратора 10 рас- ЗО положены по разные стороны от плоскости, проходящей через шарики 13.Сепаратор 10 содержит распределенные по его окружности окна 14, в которых удерживаются шарики 11, слу- З 5 жащие для передачи крутящего момента, которые располагаются также в двух противоположных желобках или пазах 4, и 6 наружного шарнирного элемента 1 корпуса и внутреннего шар О нирного элемента 5. Для уплотнения полости 2 служит сильфон 15 в видегармошки. верхности 16 выполняет конусная поверхность 20.Кроме того, в одном из вариантов пружина 21 может быть закреплена на сепараторе 10 с помощью фиксирующего элемента 22, тогда в качестве упорной поверхности в наружном элементе 1 предусмотрена кольцеобразная поверхность 23, в которой пружина 21 при отклонении шарнира доходит до упора 16,Сила воздействия пружины различна и зависит от типа шарнира. Так шарниры с большим сдвигом и большим углом наклона требуют большего нагруженин, чем шарниры с малым сдвигом.Упругий элемент 24 может быть выполнен также в виде блока из эластичного формующегося синтетического материала, который кольцеобразно охватывает выступ 19 наружного сферического элемента 1. При йзгибе шарнира конусная поверхность 25 сепаратора 10 наталкивается на пружинный элемент и сжимает его, Благодаря сжатию упругого элемента 24 на сепаратор 10 действует противоположно направленная сила.На сепараторе 10 может быть при- креплена также тарельчатая пружина 26, которая опирается на кольцо 27, расположенное на наружном элементе 1 в виде отдельной конструктивной детали, на поверхности которогс выполнена опорная поверхность 16.Шарнир может быть выполнен также в виде ДО-шарнира. Это шарниры, в которых шарики 13 управляются сепаратором 10 в. плоскости, проходящей через биссектрису угла наклона. При этом необходимочтобы сепаратор имел внутреннюю и наружную шаровую поверхности, средние точки которых не были бы идентичны со средней точкой шарнира.Тарельчатая пружина 26 может быть выполнена различной формы, например содержать прорези 28, распределенные по окружности радиально снаружи внутрь, причем в этой конструкции пружина 26 при изгибе шарнира может выгибаться только на соответствующих прилегающих деталях.Тарельчатая пружина 26 может быть выполнена также в виде сплошного диска без прорезей.Применение тарельчатых пружин 26 на сепараторе 10 предпочтительнее,так как сепаратор производит движение только на половинный угол наклона, в результате чего требуется незначительное конструктивное пространство.Шарнир работает следующим образом.При максимальном угле наклона внутреннего элемента 5 сепаратор 10 вследствие упора не в срстоянии совершать дальнейшее вращательное движение, так что шарики 13 в начальном участке наклона лежат в плоскости841604 Формула изобретения 29, которая к центральной оси внутреннего элемента 5 расположена подменьшим углом, чем к плоскости биссектрисы 30. При дальнейшем наклоневнутреннего элемента 5 этот уголстановится еще больше, чем полууголмежду центральными осями внутреннегои наружного элемента, так что центры шариков располагаются в плоскости 31, угол между которой и цен тральной осью внутреннего элемента 5больше угла между плоскостью биссектрисы угла и центральной осьюэлемента 5,Вследствие обусловленного изготовлением зазора между деталями шарниримеет стремление к тому, что плоскость, содержащая центры шариков 13,перемещается с увеличивающимся уг-,лом наклона в направлении плоскости29. Этаплоскость в виде круга перемещается при дальнейшем угле наклонашарнира благодаря тому, что сепаратор 10 во время качающегося вращенияприлегает своей опорной поверхностью17 к частям окружности упорной поверхности 16 в направлении плоскостив которой лежит теоретическая биссектриса 30, а затем в направлении плоскости 31.В этом положении шарики 13 отжимаются обратно от кромки желобка в егооснование и тем самым возникает повышенная предельно допустимая нагрузка шарнира, в результате чего при изгибе шарнира опора проходит приблизительно под углом 20-23 . Под определенным углом изгиба конусная поверхность 20 прилегает полностью и пружина 18 больше не может прогибаться.Изобретение позволяет увеличитьнагрузочную способность шарнира примаксимальном угле наклона благодарятому, что при угле наклона, несколько меньшем максимального, сепараторприлегает к упору, в результате чегопри дальнейшем наклоне внутреннегошарнирного элемента сепаратор сновазанимает половину угла наклона междувнутренним и наружным шарнирными элементами. Этим достигается независимый от нагрузки возврат шариков вплоскость биссектрисы угла наклона ибезупречное синхронное вращение.Выполнение упора упругим позволяет создать усилие, действующее впротивоположном направлении по отношению к опрокидывающему моменту,которое позволяет облегчить управлениешарниром. 1. Шарнир синхронного вращения,содержащий корпус со сферической полостью и продольными канавками,установленный внутри полости внутреннийэлемент со сферической наружной поверхностью и продольными канавкамийа ней, а также шарики, размещенные вканавках корпуса и внутреннего элемента и заключенные в сепаратор,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения его нагруэочнойспособности при максимально допустимом угле отклонения, он снабжен упорами, расположенными на корпусе исепараторе с воэможностью взаимодействия между собой при максимальнодопустимом угле отклонения.2. Шарнир по п.1, о т л и - 15 ч а ю щ и й с я тем, что упор в корпусе выполнен в виде выступа на сферической поверхности, имеющего опорную поверхность, расположенную концентрично оси вращения, а упор всепараторе расположен на его торцеи выполнен в виде поверхности вращения.3. Шарнир по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что упор в сепараторевыполнен в виде упругого элемента.4. Шарнир по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что упор в корпусевыполнен в виде упругого элемента.5. Шарнир по пп.З и 4, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что упругий ЗО элемент выполнен в виде тарельчатойпружины.б. Шарнир по пп.З и 4, о т л ич а ю щ и й с я .тем, что упругийэлемент выполнен в виде спиральной 35 пружины.7. Шарнир по пп.З и 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упругийэлемент выполнен в виде силообразнойпружины.40 8. Шарнир по пп.З и 4, о т л ич а ю щ и й с я тем, что упругийэлемент выполнен в виде блока иэ эластичного формующегося синтетическогоматериала.9. Шарнир по пп.3,5 и б, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что наружныйдиаметр пружины равен диаметру основания шарового. сегмента с радиусомшара, равным радиусу сферической поверхности внутреннего элемента.16. Шарнир по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что упор в корпусевыполнен в виде кольца , размещенного сферической поверхности концентрично оси вращения.55 Приоритет поп у н к т а м : 21.12,76 по п.1;21.12.76 по пп.2-7. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Заявка Р 2168203,кл. Г 16 О 3/30, 1971.841604 Составитель И.Крыловадактор Н.Егорова Техред А. Бабинец Кор ома каз 2 иал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 5/85 Т НИИПИ ГОСУД по делам 035, Москвааж 1006ственногобретениЖ, Ра Подписнкомитета СССРи открытийская наб., д.4/5